CN110544759A - 电池单池和电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池单池，该电池单池包括基体、正极端子和负极端子，其中端子中的至少一个具有第一区段和第二区段，其中所述第一区段在所述基体的顶面上基本上沿着垂直方向（z）从所述基体中伸出来，并且其中所述第二区段与所述第一区段邻接并且所述第二区段基本上沿着纵向方向（x）延伸，所述纵向方向垂直于所述垂直方向（z）。在此，所述第二区段具有弹簧区域，该弹簧区域能够沿着所述纵向方向（x）弹性变形并且该弹簧区域包括多个彼此邻接的、相对于彼此弯曲的部分区域，并且所述第二区段还具有用于与相邻的电池单池的端子相连接的连接区域。本发明也涉及一种电池模块，该电池模块包括至少两个根据本发明的电池单池。

Description

电池单池和电池模块

技术领域

本发明涉及一种电池单池，该电池单池包括基体、正极端子和负极端子，其中所述端子中的至少一个具有第一区段和第二区段，其中所述第一区段在所述基体的顶面上基本上沿着垂直方向从所述基体中伸出来，并且其中所述第二区段与所述第一区段邻接并且所述第二区段基本上沿着纵向方向延伸。本发明也涉及一种电池模块，该电池模块包括至少两个根据本发明的电池单池。

背景技术

事实表明，今后不仅在静止的应用情况、如风力发电设备中、在被设计成混合动力车或电动车的机动车中，而且在电子设备、如笔记本电脑或移动电话中使用新颖的电池系统，对所述新颖的电池系统在可靠性、安全性、功率能力和寿命方面提出很高的要求。

在这种情况下特别是使用所谓的锂离子电池单池。这些锂离子电池单池的突出之处尤其在于高的能量密度、热稳定性和极低的自放电。锂离子电池单池通常包括一个或多个布置在基体中的电极单元。电极单元具有也被称为阴极的正电极和也被称为阳极的负电极。所述电极单元的两个电极借助于两个集电器与电池单池的两个也被称为电端子的极进行电连接。端子从基体中伸出来并且能进行电接触。为了构建电池模块，已知借助于额外的单池连接器将多个电池单池的端子彼此连接起来。

已知用于电池单池的不同的结构形式。例如电池单池具有构造为棱柱形、尤其平行六面体形的单池壳体，所述单池壳体例如由铝制成并且耐压地构造。所述单池壳体形成基体，电极单元布置在所述基体中。此外，已知具有构造为膜状的护套的电池单池，所述护套形成基体，电极单元布置在所述基体中。所述膜状的护套例如是铝制复合薄膜并且具有100微米到150微米的厚度。如此构成的电池单池也称为袋状电池。

从文件JP 2016-25013 A中已知一种所述类型的电池单池和所述类型的电池组。电池单池在此包括基体，从该基体中伸出正极端子和负极端子。所述端子分别具有背向基体的区段，该区段大致成直角地弯曲。在电池组中，相邻的电池单池的端子的弯曲的区段彼此连接起来。

电池单池的基体在制造期间受制造公差的影响。同样地，基体的几何尺寸在运行中例如由于温度波动而可能变化。在充电和放电过程中也可能出现基体的变形。在基体变形时，相邻的电池单池的端子的连接不得断开。

从文件US 2015/0056495 A1中已知一种电池组，该电池组具有多个并排地布置的电池单池。电池单池的端子在对置的侧面上从基体中伸出来并且在此具有多个彼此邻接的部分区域，这些部分区域相对于彼此弯曲。

发明内容

提出一种电池单池，该电池单池包括基体、正极端子和负极端子。在此所述端子中的至少一个具有第一区段和第二区段，其中所述第一区段在所述基体的顶面上基本上沿垂直方向从所述基体中伸出来，并且其中所述第二区段与所述第一区段邻接。至少一个端子的第二区段在此基本上沿着纵向方向延伸，其中所述纵向方向垂直于所述垂直方向。

根据本发明，端子的第二区段具有弹簧区域，该弹簧区域能够沿着纵向方向弹性变形。为此，弹簧区域包括多个彼此邻接的相对于彼此弯曲的部分区域。端子的第二区段也具有用于与相邻的电池单池的端子相连接的连接区域。所述连接优选材料锁合地、特别是通过焊接来进行。

根据本发明的一种有利的设计方案，端子的第二区段也具有接触区域，该接触区域能够与相邻的电池单池的端子的连接区域相连接。接触区域和连接区域在此如此布置并且相对于彼此进行定向，从而对于相邻地布置的电池单池来说材料锁合的连接尤其能够通过焊接来建立。

根据本发明的一种有利的改进方案，端子的连接区域具有连接面，该连接面面向电池单池的基体。此外，端子的接触区域具有接触面，该接触面背向电池单池的基体。

连接区域的连接面和接触区域的接触面有利地如此布置，使得连接面相对于电池单池的基体的沿着垂直方向的间距至少大致相当于接触面相对于电池单池的基体的沿着垂直方向的间距。

优选地，连接区域的连接面和接触区域的接触面也如此布置，使得连接面的连接中心相对于接触面的接触中心的沿着纵向方向的间距至少大致相当于电池单池的基体的沿着纵向方向的延伸度。

根据本发明的一种优选的设计方案，接触区域连接到端子的第一区段上。在此，端子的弹簧区域布置在接触区域和连接区域之间。

根据本发明的一种有利的改进方案，端子的弹簧区域具有至少一个第一支腿和第二支腿，所述支腿基本上沿着垂直方向延伸。端子的弹簧区域也具有第三支腿，其基本上沿着纵向方向延伸。在此，第三支腿布置在第一支腿和第二支腿之间。因此，端子的弹簧区域具有U形形状。

根据本发明的另一种有利的改进方案，端子的弹簧区域具有至少一个第一支腿和第二支腿，所述第一支腿和第二支腿基本上沿着垂直方向和纵向方向延伸。因此，端子的弹簧区域具有V形形状。

根据本发明的一种优选的设计方案，端子的第二区段的沿着纵向方向的延伸度大于电池单池的基体的沿着纵向方向的延伸度。

根据本发明的一种有利的改进方案，正极端子和负极端子分别具有第一区段和第二区段。在此，正极端子的第一区段和负极端子的第一区段在基体的相同的顶面上基本上沿着垂直方向从基体中伸出来。

也提出一种电池模块，该电池模块包括至少一个根据本发明的第一电池单池和根据本发明的第二电池单池。在此，第一电池单池的至少一个端子与第二电池单池的至少一个端子材料锁合地、特别是通过焊接连接。

本发明能够制造具有多个电池单池的电池模块，其中不需要用于连接端子的附加的单池连接器。因此，在制造电池模块时有利地降低了材料成本。相应相邻的电池单池的端子能够直接彼此连接、特别是焊接。因此，在制造电池模块时也有利地降低了制造开销。通过电池单池的端子的根据本发明的设计方案，能够在电池单池的运行中有利地对基体的制造公差以及变形、尤其是膨胀进行补偿。端子的弹簧区域能够通过弹性变形对基体的变形进行补偿。由此降低了相邻的电池单池的端子的连接在运行中断开的危险。本发明能够有利地运用到具有不同种类的基体、特别是具有棱柱形的单池壳体以及具有膜状的护套的电池单池上。

附图说明

借助于附图和以下说明来对本发明的实施方式进行详细解释。其中：

图1示出了电池单池的侧视图；

图2示出了具有图1的多个电池单池的电池模块的侧视图，并且

图3示出了图2的电池模块的透视图。

具体实施方式

在本发明的实施方式的以下描述中，相同或类似的元件用相同的附图标记来表示，其中在个别情况中放弃对这些元件的重复描述。这些附图仅仅示意性地示出了本发明的主题。

图1示出了电池单池2的侧视图。所述电池单池2包括基体30，在该基体的内部布置有电极单元，该电极单元在这个图示中不可见。电极单元包括阴极和阳极。阳极与负极端子11电连接，并且阴极与正极端子12电连接。端子11、12通过基体30的顶面32中的为其设置的开口从基体30伸出来。因此，端子11、12可以从外面来接近并且能够电接触。在这里所示出的图示中，正极端子12被负极端子11遮挡并且因此不可见。

基体30具有大致平行六面体形的外形。基体30具有第一正面33和第二正面34，所述第一正面和第二正面彼此平行地延伸并且垂直于纵向方向x朝向。在第二正面34上设置有凸出的隆起38，该凸出的隆起能够形状锁合地嵌合到相邻的电池单池2的基体30的第一正面33上的在此不可见的凹入的凹处中。

基体30具有两个对置的端面35，它们彼此平行地延伸并且垂直于横向方向y朝向。横向方向y在此垂直于纵向方向x延伸。垂直方向z垂直于横向方向y并且垂直于纵向方向x延伸。端面35因此垂直于正面33、34延伸。

基体30的顶面32垂直于垂直方向z朝向。在与顶面32对置的情况下，基体30具有在这里未示出的底面，所述底面平行于顶面32延伸。顶面32和底面因此垂直于端面35并且垂直于正面33、34延伸。端子11、12基本上沿着垂直方向z在顶面32上从基体30中伸出来。

两个端子11、12在此构造为相同类型。在下文中，将仅仅参照在这里所示出的图示中可见的负极端子11。负极端子11具有第一区段41和第二区段42。第一区段41穿过基体30的顶面32。第二区段42连接到第一区段41上并且完全处于基体30的外部。

负极端子11的第一区段41直线地延伸并且沿着纵向方向x相对于垂直方向z稍许倾斜地延伸。垂直方向z与负极端子11的第一区段41之间的角度约为10°。因此，第一区段41基本上沿着垂直方向z延伸。

负极端子11的与第一区段41邻接的第二区段42基本上沿着纵向方向x延伸。第二区段42在此不是直线地延伸而是具有多个弯曲部。

负极端子11的第二区段42包括接触区域43、弹簧区域44和连接区域45。接触区域43在此邻接第一区段41。弹簧区域44邻接接触区域43。连接区域45邻接弹簧区域44。因此，弹簧区域44布置在接触区域43和连接区域45之间。

弹簧区域44沿着纵向方向x能弹性变形。弹簧区域44在此不是直线地延伸而是具有多个彼此邻接的、相对于彼此弯曲的部分区域。在此，弹簧区域44具有U形形状。弹簧区域44包括第一支腿51和第二支腿52，所述第一支腿和第二支腿基本上沿着垂直方向z延伸。弹簧区域44也包括第三支腿53，该第三支腿基本上沿着纵向方向x延伸。

弹簧区域44的第一支腿51邻接接触区域43。弹簧区域44的第二支腿52邻接连接区域45。第三支腿53布置在第一支腿51和第二支腿52之间并且大致垂直于第一支腿51和第二支腿52延伸。

连接区域45用于将负极端子11与相邻的电池单池2的端子11、12连接起来。在此，连接区域45尤其能够与相邻的电池单池2的端子11、12的接触区域43相连接。接触区域43和连接区域45在此如此布置并且相对于彼此进行定向，从而在电池单池2相邻地布置时能够尤其通过焊接来建立材料锁合的连接。

为此，连接区域45具有带有连接中心57的连接面55，所述连接面面向电池单池2的基体30。接触区域43具有带有接触中心58的接触面56，所述接触面背向电池单池2的基体30。

为了将负极端子11与相邻的电池单池2的端子11、12连接起来，使负极端子11的连接面55和相邻的电池单池2的端子11、12的接触面56如此彼此接触，使得连接面55的连接中心57触碰接触面56的接触中心58。然后，将负极端子11的连接区域45和相邻的电池单池2的端子11、12的接触区域43材料锁合地彼此连接、特别是焊接起来。

连接区域45的连接面55以第一间距D1沿着垂直方向z远离电池单池2的基体30来布置。在此，第一间距D1相当于从沿着垂直方向z的连接中心57到沿着纵向方向x的直线的垂线间距，所述直线与这样一个点相交，在该点上所述第一区段41穿过基体30的顶面32。

接触区域43的接触面56以第二间距D2沿着垂直方向z远离电池单池2的基体30来布置。第二间距D2在此相当于从沿着垂直方向z的接触中心58到沿着纵向方向x的所提到的直线的垂线间距，所述直线与所述点相交，在该点上第一区段41穿过基体30的顶面32。

连接区域45的连接面55和接触区域43的接触面56如此布置，使得第一间距D1至少大致地相当于第二间距D2。

电池单池2的基体30沿着纵向方向x具有第一延伸度D4，该第一延伸度相当于第一正面33到第二正面34的距离。连接区域45的连接面55和接触区域43的接触面56如此布置，使得连接面55的连接中心57的、沿着纵向方向x相对于接触面56的接触中心58的第三间距D3至少大致地相当于第一延伸度D4。

负极端子11的第二区段42沿着纵向方向x具有第二延伸度D5。第二区段42的沿着纵向方向x的第二延伸度D5在此大于基体30的沿着纵向方向x的第一延伸度D4。

图2示出了具有多个图1的电池单池2的电池模块5的侧视图。在这里所示出的图示中，正极端子12被电池单池2的负极端子11遮挡并且因此不可见。

电池单池2的负极端子11彼此材料锁合地连接、特别是焊接。在此，电池单池2的负极端子11的连接中心57分别与相邻的电池单池2的负极端子11的接触中心58材料锁合地连接。

图3示出了图2的电池模块5的透视图。在这里所示出的图示中，电池单池2的正极端子12以及负极端子11是可见的。正极端子12在几何上与负极端子11构造为相同的式样并且分别包括基本上沿着垂直方向z延伸的第一区段41和基本上沿着纵向方向x延伸的第二区段42。

对于电池模块5的每个电池单池2来说，正极端子12的第一区段41和负极端子11的第一区段41在基体30的相同的顶面32上基本上沿着垂直方向z从基体30中伸出来。因此，电池模块5的电池单池2并联连接。

本发明不局限于这里所描述的实施例和其中所强调的方面。更确切地说，在由权利要求所说明的范围之内能够进行大量处于本领域技术人员的行动范围内的修改。

Claims (10)

1.电池单池（2），其包括基体（30），

正极端子（12）和负极端子（11），其中

所述端子（11、12）中的至少一个具有

第一区段（41），该第一区段在所述基体（30）的顶面（32）上基本沿着垂直方向（z）从所述基体（30）中伸出来，以及

第二区段（42），该第二区段邻接所述第一区段（41），并且所述第二区段基本上沿着纵向方向（x）延伸，所述纵向方向垂直于所述垂直方向（z），

其特征在于，

所述第二区段（42）具有弹簧区域（44），该弹簧区域沿着所述纵向方向（x）能弹性变形，并且

该弹簧区域包括多个彼此邻接的、相对于彼此弯曲的部分区域，并且

所述第二区段具有用于与相邻的电池单池（2）的端子（11、12）相连接的连接区域（45）。

2.根据权利要求1所述的电池单池（2），其特征在于，所述第二区段（42）具有接触区域（43），所述接触区域能够与相邻的电池单池（2）的端子（11、12）的连接区域（45）相连接。

3.根据权利要求2所述的电池单池（2），其特征在于，所述连接区域（45）具有面向所述基体（30）的连接面（55），并且所述接触区域（43）具有背向所述基体（30）的接触面（56）。

4.根据权利要求3所述的电池单池（2），其特征在于，

所述连接面（55）的沿着垂直方向（z）相距所述基体（30）的第一间距（D1）至少大致相当于所述接触面（56）的沿着垂直方向（z）相距所述基体（30）的第二间距（D2）。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的电池单池（2），其特征在于，所述连接面（55）的连接中心（57）的沿着纵向方向（x）相距所述接触面（56）的接触中心（58）的第三间距（D3）至少大致相当于所述基体（30）的沿着纵向方向（x）的第一延伸度（D4）。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的电池单池（2），其特征在于，所述接触区域（43）邻接所述第一区段（41），并且所述弹簧区域（44）布置在所述接触区域（43）和所述连接区域（45）之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电池单池（2），其特征在于，

所述弹簧区域（44）具有至少一个基本上沿着垂直方向（z）延伸的第一支腿（51）和第二支腿（52）以及基本上沿着纵向方向（x）延伸的第三支腿（53），其中所述第三支腿（53）布置在所述第一支腿（51）和所述第二支腿（52）之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电池单池（2），其特征在于，

所述第二区段（42）的沿着纵向方向（x）的第二延伸度（D5）大于所述基体（30）的沿着纵向方向（x）的第一延伸度（D4）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电池单池（2），其特征在于，

所述正极端子（12）和所述负极端子（11）分别具有第一区段（41）和第二区段（42），并且

所述正极端子（12）的第一区段（41）和所述负极端子（11）的第一区段（41）在所述基体（30）的相同的顶面（32）上基本上沿着垂直方向（z）从所述基体（30）中伸出来。

10.电池模块（5），其包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的第一电池单池（2）和根据前述权利要求中任一项所述的第二电池单池（2），其中

所述第一电池单池（2）的端子（11、12）中的至少一个与所述第二电池单池（2）的端子（11、12）中的至少一个材料锁合地连接。